BAB I PENDAHULUAN

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
1.1.1
Latar Belakang dan Rumusan Masalah
Latar Belakang
Sistem inverted pendulum merupakan sistem fisik yang terdiri dari bandul, pedati, dan
motor DC. Bandul merupakan sebuah benda yang menempel pada poros pedati dan dapat
bergerak dengan satu derajat kebebasan (searah atau berlawanan arah dengan jarum jam).
Pedati merupakan sebuah benda yang dapat bergerak translasi dalam arah horizontal pada
suatu lintasan. Model dari inverted pendulum ini adalah model yang sangat baik untuk
dikembangkan pada pengontrolan satelit, kestabilan roket saat lepas landas, sistem
pendaratan pesawat otomatis, stabilisasi pesawat pada saat turbulensi, dan lain-lain [EMI95].
Inverted pendulum adalah sistem yang tidak stabil secara alamiah dan bersifat non-linear
sehingga bandul kemungkinan jatuh searah atau berlawanan jarum jam. Motor DC
memberikan variabel gaya untuk menggerakkan pedati sehingga bandul dapat
dipertahankan stabil pada posisi terbaliknya dan pedati pada posisi semulanya. Sistem
kontrol yang akan digunakan adalah sistem kontrol berbasis fuzzy logic. Alasan Fuzzy
logic digunakan untuk mengontrol sistem ini adalah karena sistem non-linear, diperlukan
komputasi matematika yang kompleks, dan komputasi harus dilakukan secara real-time.
Seperti dapat dilihat pada literatur-literatur, sistem kontrol menggunakan fuzzy dapat
mengatasi masalah-masalah di atas dengan baik.
1.1.2
Rumusan Masalah
1. Bagaimana pemodelan matematika sistem inverted pendulum?
1-1
1-2
2. Bagaimana karakteristik dinamik, membership function, dan aturan fuzzy yang
akan dibangun?
3. Bagaimana pengontrol berbasis fuzzy diterapkan pada masalah inverted
pendulum secara nyata (hardware)?
1.2
Ruang Lingkup Kajian
Untuk menjawab rumusan masalah di atas, akan kaji hal-hal berikut:
1. Simulasi komputer untuk penerapan sistem kontrol fuzzy logic pada masalah
inverted pendulum.
2. Simulasi sistem inverted pendulum menggunakan SIMULINK. Fuzzy logic yang
akan digunakan pada saat simulasi memakai Fuzzy Logic Toolbox.
3. Penerapan parameter hasil simulasi pada perangkat keras.
1.3
Tujuan Tugas Akhir
Adapun tujuan pembuatan tugas akhir ini adalah untuk:
1. Analisis matematika sistem inverted pendulum menerapkan prinsip analisis
Lagrange.
2. Mensimulasikan sistem inverted pendulum untuk mengetahui karakteristik
dinamik, mendapatkan membership function, dan aturan fuzzy yang akan membuat
bandul stabil di posisi terbaliknya.
3. Membangun perangkat keras sistem inverted pendulum.
Ketiga tujuan di atas dibangun sebagai bahan pembelajaran mengenai instrumentasi
kontrol dan analisanya, sehingga sistem yang dibangun dapat digunakan untuk analisis
aksi pengontrol lainnya.
1-3
1.4
Anggapan Dasar
Anggapan dasar yang digunakan adalah:
1. Sistem inverted pendulum adalah sistem yang bersifat non-linear [EMI-95].
2. Fuzzy logic controller telah berhasil dengan sukses untuk megontrol sistem-sistem
yang bersifat non-linear dan kompleks [JAN-97].
3. Sistem inverted pendulum dapat distabilkan dengan cara mengatur posisi kereta
pada bidang horizontal [EMI-95].
1.5
Hipotesis
Fuzzy logic controller sangat cocok diterapkan untuk mengontrol sistem inverted
pendulum, karena sistem inverted pendulum adalah sistem yang bersifat non-linear dan
kompleks.
1.6
Metode dan Teknik Pengumpulan Data
1.6.1
Metode
Metode yang digunakan adalah deskriptif analitis dan eksperimen karena penelitian ini
bertujuan untuk mendeskripsikan dan membuktikan berbagai teori yang terdapat pada
rujukan untuk kemudian dianalisis.
1.6.2
Teknik Pengumpulan Data
Teknik yang digunakan dalam mengumpulkan data adalah:
1. Studi Pustaka
2. Observasi Lapangan
1-4
1.7
Sistematika Pembahasan
Penulisan makalah ini terdiri dari tujuh bab. Pembicaraan dimulai dengan pendahuluan
sebagai bab pertama yang memuat dasar-dasar dan latar belakang permasalahan. Tujuan
yang hendak dicapai, rumusan masalah, hipotesis, metode penelitian, dan teknik
pengumpulan data semuanya dibahas di sini.
Selanjutnya, pada bab dua dijabarkan teori dasar matematika sebagai pemodelan sistem
inverted pendulum. Model matematika yang didapat akan dipakai selanjutnya pada proses
simulasi sistem.
Pada bab tiga akan dijabarkan teori-teori fuzzy yang akan digunakan untuk mengontrol
sistem inverted pendulum. Teori dasar fuzzy ini akan diterapkan pada proses pengontrolan
sistem.
Bab empat akan menjelaskan analisis-analisis yang berhubungan dengan model
matematika sistem inverted pendulum dan analisis mengenai dinamika sistem secara
keseluruhan. Simulasi kemudian dilakukan dengan menggunakan software SIMULINK
dan Fuzzy Logic Toolbox. Model simulasi yang akan diuji adalah model 2 masukan dan
4 masukan. Hasil dari simulasi adalah parameter-parameter yang akan digunakan pada
pembuatan sistem perangkat keras.
Bab lima akan menjelaskan perancangan, desain, dan analisis sistem perangkat keras
sistem inverted pendulum. Analisis ini mencakup perancangan skematik desain
komponen-komponen, diagram alir program, dan konfigurasi kabel dan pin pada
mikrokontroller.
Bab enam, bab terakhir merupakan simpulan dari pembuktian-pembuktian hipotesis dan
hasil pembahasan. Pada bab ini dikemukakan juga saran-saran perbaikan simulasi dan
perangkat keras seperti yang telah dijelaskan pada bab lima.